控釋氮肥一次施用對小麥群體調控及養分利用的影響

譚德水，江麗華，房靈濤，曹景同，李子雙，劉兆輝

(1.山東省農業科學院農業資源與環境研究所/農業部黃淮海平原農業環境重點實驗室/山東省植物營養與肥料重點實驗室，山東濟南 250100； 2.鄆城縣農業局，山東鄆城 274700； 3.德州市農業科學研究院，山東德州 253015)

控釋氮肥一次施用對小麥群體調控及養分利用的影響

譚德水1，江麗華1，房靈濤2，曹景同2，李子雙3，劉兆輝1

(1.山東省農業科學院農業資源與環境研究所/農業部黃淮海平原農業環境重點實驗室/山東省植物營養與肥料重點實驗室，山東濟南 250100； 2.鄆城縣農業局，山東鄆城 274700； 3.德州市農業科學研究院，山東德州 253015)

為探討控釋氮肥一次性施用對小麥生長、產量和養分利用的影響，在田間進行了兩年定位試驗，與普通氮素一次施用和優化施肥進行對比，研究了生物可降解型控釋氮肥在氮素釋放特征、小麥群體調控、養分積累與利用、土壤氮素殘留與排放等方面的作用效果。結果表明，與普通氮肥一次施用[OPT(N)]以及優化施肥(OPT)相比，控釋氮肥(CRF)一次施用可有效調控小麥春季分蘗群體，使分蘗成穗率分別提高7.6%和1.5%，分別增加實收產量18.7%和-0.3%；控釋氮肥的氮素釋放特點與小麥植株氮吸收規律相吻合，氮素積累量相比OPT(N)提高了24.5 kg·hm-2，且提高氮素向籽粒的轉運比例，氮肥利用率比OPT(N)處理高11.7個百分點；施用控釋氮肥降低了收獲期土壤硝態氮殘留以及生長季N2O排放(比OPT減少22.7%)，減少了氮向土壤深層淋溶和向大氣排放的環境風險；相比農民習慣施肥，在減氮87 kg·hm-2的水平下，80%CRF處理亦可實現增收減排的目標。在現代農業輕簡化生產趨勢下，冬小麥控釋氮肥一次性施用技術有望以節本穩產增效的優勢進行推廣應用。

控釋氮肥；一次施用；冬小麥；群體調控；氮素利用；產量收益

黃淮流域冬小麥約有240 d的生育期，目前常規生產上需要通過多次施肥，特別是氮肥分次施用才能滿足其生育期內養分的需求，而近年來由于種糧經濟效益低，農村勞動力向城市轉移比例越來越大，較高的生產成本使“一炮轟“現象比例逐年上升[1]，科學施肥技術如氮肥深施[2-3]和前氮后移[4-6]等方式受勞動力制約生產運用比例較低，已嚴重影響小麥生產。一系列現實問題出現在小麥生產上：普通肥料肥效期短，“一炮轟”現象造成燒苗頻繁發生；氮養分損失嚴重環境污染，肥料利用率低；后期養分供應的不足導致籽粒灌漿不充分產量下降[7]；收益的降低使種糧積極性下降致惡性循環，不利于國家糧食安全。

目前在小麥產區勞動力充足條件下優化施肥模式基本采用磷鉀肥和部分氮肥底施、一半或以上氮肥進行追施的方式，氮肥品種主要為尿素和復合肥，為酰胺態或硝銨態氮形態，若一次性大量施用則有燒苗和大部分被浪費的風險[8]。解決以上問題最有效的方法是利用改型改性肥料、簡化小麥施肥環節，既可降低生產成本，又能兼顧生態效益和經濟效益。當前緩控釋氮肥在夏玉米和水稻上的研究與應用逐步成熟[9-10]，由于這兩類糧食作物生育期偏短，已有的新型控釋氮肥產品能夠滿足其生育進程的養分需求[11]，而冬小麥從播種到收獲，歷經高溫、低溫又逐漸升溫的過程，生育期是玉米、水稻的兩倍，對小麥控釋氮肥產品的養分釋放性能要求高。我國緩控釋肥研究起步較晚，但發展較快，而在小麥上使用市面控釋氮肥產品在使用過程中卻屢有釋放快后期脫肥、釋放慢致群體小等現象發生[12]，雖然使用控釋氮肥可持續供應植株生長所需的氮素營養，總體能夠促進植株對氮素的吸收和轉運[13]，也減少了后期追肥用工[14]，但在小麥上除了在產量、效益方面有人探討外其他方面卻鮮有系統報道[15-16]，特別是控釋氮肥一次性施用對小麥群體動態調控特點、養分供應、產量、效益、土壤氮素分布、氮排放等方面綜合報道較少。本研究通過對自主研發的控釋氮肥配合磷鉀養分在小麥播種時一次性施用，全方位評價小麥一次性施肥的技術效果，以期為我國糧食作物節肥增效及輕簡化生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2010-2012年6月在山東省濟南市章丘龍山鎮大官村進行，連續兩年試驗，供試土壤為壤質潮土。小麥供試品種為濟麥22，在10月5-10日播種，播種量為150 kg·hm-2，前茬為夏玉米(小麥-玉米一年兩季輪作)。試驗點0～20 cm的耕層土壤中，pH 7.8，全氮含量0.08%，堿解氮含量52.5 mg·kg-1，全磷含量0.06%，速效磷含量15.2 mg·kg-1，全鉀含量4.01%，速效鉀含量203.8 mg·kg-1，有機質含量15.3 g·kg-1。

1.2 試驗設計與田間管理

試驗設6個處理，3次重復，隨機區組排列，小區面積為45 m2。6個處理分別為：(1)不施氮肥(PK)，只施用磷鉀肥，P2O5投入120 kg·hm-2，K2O投入90 kg·hm-2；(2)農民習慣施肥(FP)，調查試驗地塊周圍5個以上農戶施肥情況確定氮磷鉀施用量，氮投入255 kg·hm-2(底追比為3∶7)，磷(P2O5)投入195 kg·hm-2，不施入鉀肥，底肥撒施后旋耕，追肥氮撒施；(3)優化施肥(OPT)，施肥量依據在當地近三年的氮養分梯度試驗研究結果并結合測土施肥數據確定氮磷鉀投入，每公頃施氮量為210.0 kg，氮肥為普通尿素(底追比為1∶1)，施肥方式均為溝施；(4)氮肥優化一次性施用[OPT(N)]，除氮肥一次性底施(溝施)以外，其他施肥同OPT處理；(5)控釋氮肥一次性施用(CRF)，純氮投入量為每公頃210.0 kg，為控釋尿素(水性樹脂包膜，膜可生物降解，山東省農科院資環所自行研制)，溝施；(6)控釋氮肥減量20%并一次性施用(80%CRF)，控釋氮肥投入量為每公頃168 kg，其他同CRF處理，溝施。OPT、OPT(N)、CRF及80%CRF處理磷鉀肥用量與PK處理相同，為統一試驗條件，各處理磷鉀肥全部作為底肥施用，磷為重過磷酸鈣，鉀為氯化鉀，撒施旋耕。

試驗地塊小麥播種前玉米秸稈還田，不使用有機肥，FP和OPT處理氮肥追施時間統一在返青至拔節期，其他試驗措施按大田常規管理。第一季小麥結束后玉米季施肥和管理措施所有處理統一，第二季小麥各施肥處理在原位置進行。

1.3 樣品采集與測定

控釋氮肥采用田間網袋土埋法定期取樣測定氮養分釋放規律；小麥三葉期調查基本苗數，于冬前、返青期、拔節期、灌漿期和成熟期調查小麥群體動態，同時進行植物樣本采集；成熟時連續收獲10 m2以上面積實測各處理產量；植物樣品(成熟期籽粒和秸稈分開)105 ℃殺青，80 ℃烘干至恒重，稱重后粉碎，凱氏定氮法測定植株不同器官氮含量；第二季麥收后，田間取土采樣，深度為120 cm，每30 cm為一層，每個小區隨機取3點，同一小區各點相同土層土壤樣品混和均勻，低溫保存，用1 mol·L-1的氯化鉀浸提，流動分析儀測定硝態氮和銨態氮含量；N2O氣體采集與分析采用靜態箱-氣相色譜法測定。

1.4 數據處理

氮肥偏生產力=施氮處理產量/施氮量；氮肥表觀利用率=(施氮處理作物吸收氮量-不施氮處理作物吸收氮量)/施氮量×100%。

試驗數據利用Excel 2007進行處理，DPS 7.5進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 控釋氮肥養分釋放特征

圖1 控釋氮肥(CRF)與普通尿素的氮素釋放動態差異

2.2 施肥對小麥群體特征及產量構成的影響

2.2.1 不同施肥處理下小麥群體的動態變化

在基本苗數量基本一致的情況下，不同施肥處理間小麥冬前分蘗數表現出顯著差異(表1)。速效氮肥一次性施用處理[OPT(N)]的莖蘗數顯著高于其他處理，優化施肥處理(OPT)、控釋肥處理(CRF和80%CRF)與農民習慣施肥處理(FP)在冬前分蘗數上沒有顯著差異，但不施氮肥處理(PK)分蘗數最低。春季分蘗數在處理之間的差異與冬前分蘗數基本一致，OPT(N)處理仍保持最高的分蘗群體數量。從成穗數看，CRF處理顯著高于其他處理，而前期保持較高群體數量的OPT(N)處理單位面積穗數均顯著低于另外四個施氮處理。單株成穗數在處理間的差異基本和單位面積穗數表現一致，其中80%CRF、CRF和OPT處理間差異不顯著，均具有較高的單株成穗數。除PK處理外，CRF處理分蘗成穗率最高，OPT(N)處理分蘗成穗率最低。

表1 不同施肥處理對小麥群體的調控效應

Table 1 Effect of different fertilization treatments on controlling the population of wheat(2010-2011)

處理Treatment基本苗數Seedlingnumber/(104·hm-2)冬前分蘗數Tillersbeforewinter/(104·hm-2)春季分蘗數Tillersinspring/(104·hm-2)穗數Spikenumber/(104·hm-2)單株成穗數Spikenumberperplant分蘗成穗率Percentageofearbearingtiller/%PK283.2a757.6c768.2c485.7d1.72d63.2FP287.1a852.5bc1268.4b678.9b2.36b53.5OPT285.0a861.5b1284.7b684.3b2.40ab53.3OPT(N)286.4a885.6a1350.5a637.6c2.23c47.2CRF284.8a848.8bc1270.4b696.2a2.44a54.880%CRF284.2a842.5bc1258.5b681.2b2.40ab54.1

同一列數值后不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著(LSD法)。下表同。

Different lowercase letters following the values in the same column indicate significant differences among the treatments at 0.05 level. The same as in other tables.

2.2.2 施肥處理對小麥產量及其構成的影響

在保證充足的有效穗數(表1)基礎上，CRF和80%CRF處理的穗粒數和千粒重雖然較OPT處理有所下降，但差異不顯著(表2)。由于后期供氮不足，OPT(N)處理穗粒數顯著低于OPT和CRF處理，而在千粒重也略低于此兩個處理。按85折計算理論產量和實收產量，OPT和CRF處理產量顯著高于80%CRF和OPT(N)處理，實收產量與FP處理差異亦達顯著水平，不施氮處理(PK)產量最低，OPT(N)處理產量顯著低于其他施氮處理。控釋氮肥處理(CRF和80%CRF)獲得較高的經濟系數，均高于OPT處理，氮素投入較多的FP處理和底肥一次性施入速效氮肥的OPT(N)處理經濟系數均較低。

2.3 施肥對小麥氮素積累與養分利用的影響

2.3.1 不同施肥處理下小麥植株的氮素積累特征

選擇其中四個處理進行小麥植株氮素積累分析(圖2)，OPT、OPT(N)和CRF處理在小麥各個生育階段的氮素積累量均高于PK處理，其中OPT(N)和CRF處理的氮素積累趨勢基本一致；不同的是，在拔節期至孕穗期CRF處理的氮素積累量略高于OPT(N)處理，此兩個處理的小麥植株氮素積累特征與控釋氮肥的氮素釋放特征比較吻合。OPT(N)處理在返青期之前的氮素積累量明顯高于其他處理，而在后期，氮素積累量迅速減少。

2.3.2 不同施肥處理下小麥植株的氮素吸收與分配特征

OPT和CRF處理的植株氮素總吸收累積量最高(圖3)，與OPT(N)處理差異顯著，其次是FP和80%CRF處理；從氮在植株不同器官的分配看，氮在籽粒中的分配比例高于秸稈，控釋肥處理(CRF和80%CRF)中籽粒氮的分配平均比例高于施用普通尿素的三個處理，其中OPT(N)處理籽粒氮所占比例在所有處理中最低。

2.3.3 不同施肥處理下的小麥氮肥利用率

控釋氮肥施用處理的氮素利用率與OPT處理相當，其中減量施用控釋肥處理有升高趨勢(圖4)，相比OPT(N)處理，CRF處理氮肥利用率提高11.7個百分點。

表2 不同施肥處理對小麥產量及構成要素的影響

Table 2 Effect of different fertilization on wheat yield and its components(2010-2011)

處理Treatment穗粒數Kernelnumberperspike千粒重1000-kernelweight/g理論產量Theoreticalyield/(kg·hm-2)實收產量Harvestyield/(kg·hm-2)經濟系數Economiccoefficient/%PK35.9c39.7b5884.0d5711.5d47.9FP37.1a41.9a8970.4ab8646.3b46.6OPT37.4a42.3a9201.9a9007.3a47.8OPT(N)35.2b41.2a7859.7c7564.2c45.2CRF37.2a41.7a9179.8a8977.2a48.280%CRF36.6ab41.4a8773.5b8578.5b48.3

實收產量為兩年的平均產量。

The harvest yield was the average yield of two years.

圖2 不同施肥處理下小麥植株氮素積累特征

圖柱上的不同字母表示處理間氮素總吸收量差異顯著(P<0.05)。圖柱上的百分數為各處理籽粒吸收氮素所占的比例。

Different letters on the columns indicate significant differences of absorbed nitrogen amount among the treatments at 0.05 level.The percentages on the columns are the ratio of absorbed nirtrogen in kernel to the total nitrogen in plant under the treatments.

圖3 不同施肥處理下小麥植株各器官氮養分吸收與分配

Fig.3 Characteristic of nitrogen absorption and distribution of wheat organs under different treatments(2010-2011)

圖柱上的字母不同表示處理間差異顯著(P<0.05)。圖6同。

Different letters on the columns indicate significant differences among the treatments at 0.05 level.The same as in figure 6.

圖4 不同施肥處理下小麥氮肥表觀利用率(兩年平均)

Fig.4 N apparent utilization efficiency of wheat under

different fertilization treatments

(the average of two years)

2.4 不同施肥處理下小麥土壤氮分布規律

定位兩年以后，小麥收獲后不同施肥處理土壤硝態氮的含量在不同土層分布明顯不同(圖5)。雖然隨著土層的變深，CRF處理的土壤硝態氮含量逐漸下降，但普通氮肥施用處理先下降后，又在90～120 cm土層都有一個升高趨勢，其中OPT(N)處理在60 cm土層以下的升高幅度最大，其次是FP處理。在土壤表層，FP處理的硝態氮含量最高，其次是OPT處理，CRF和OPT(N)處理均明顯低于FP和OPT處理。在90～120 cm土層，硝態氮含量表現為OPT(N)>FP>OPT>CRF。

2.5 不同施氮處理下土壤N2O排放特征

FP處理土壤兩年平均的N2O排放量顯著高于OPT和控釋肥施用處理；OPT(N)處理排放量略低于FP處理，差異不顯著；CRF 處理兩年的平均排放量在四個處理中最低，單季排放量僅有1.87 kg·hm-2，是OPT處理的77.3%(圖6)。

2.6 不同施肥處理下小麥的生產成本及效益

OPT和控釋肥處理(CRF和80%CRF)的氮肥施用量遠低于FP處理，氮素投入減少45～87 kg·hm-2，降幅達17.6%～34.1%；成本投入上，雖然控釋氮肥在包膜成本上略高于普通尿素，但由于后期不進行追肥操作，節省了勞動力成本，總投入上仍低于OPT處理，氮減量20%的控釋氮肥處理(80%CRF)在總成本上與普通肥料“一炮轟”的OPT(N)處理相當，四個處理在總成本上均低于FP處理；CRF處理的效益最高，其次是OPT處理，80%CRF處理收益略低于OPT處理，每公頃減少524元，除了OPT(N)收益顯著下降外，其他處理相比FP處理增收354～1 015元·hm-2(表3)。控釋氮肥一次性施用處理在增收上相比其他施肥處理顯現出了一定優勢。

圖5 收獲時不同施肥處理對土壤硝態氮分布的影響

圖6 小麥季不同施肥處理下土壤N2O排放總量(兩年平均)

Table 3 Cost and benefit of wheat under different fertilization treatments

處理Treatment氮素投入Napplication/(kg·hm-2)節氮Nsaving/(kg·hm-2)成本Cost/(yuan·hm-2)收益Benefit/(yuan·hm-2)較FP增收Incomeofincreasing/(yuan·hm-2)FP255/799510162a/OPT21045787511040a878OPT(N)2104574258460b-1702CRF21045767511177a101580%CRF16887749910516a354

各處理成本核算依據如下：小麥價格按2.1元·kg-1計；肥料N價格3.0元·kg-1，控釋氮肥按較尿素增加0.55元·kg-1計，P2O54.0元·kg-1，K2O 3.5元·kg-1；勞動力價格按每個勞力60元，追肥用工7.5個工·hm-2(只有FP和OPT有追肥用工)；其他管理成本投入視為相同，按6 000元·hm-2計。

The cost accountings are as follows: The price of wheat is calculated by 2.1 yuan·kg-1; Fertilizer N price is 3 yuan·kg-1, and the price of controlled release nitrogen fertilizer is 0.55 yuan·kg-1higher than that of urea, and P2O5price is 4 yuan·kg-1, and K2O price is 3.5 yuan·kg-1; The price of labor is 60 yuan per person, and topdressing employment is 7.5 labor·hm-2(only treatments of FP and OPT need additional employment in topdressing)；The cost of management is regarded as the same under different fertilization treatments except the cost of fertilizer and fertilization labor, accounting as 6 000 yuan·hm-2.

3 討 論

一次性施肥技術作為農業輕簡化生產中的重要組成部分，越來越多應用在大田作物上，如緩控釋肥在玉米和水稻上應用比例較高和普遍[17-18]，而在冬小麥上進行一次性施肥后生育后期不再追肥的方式卻鮮有報道，主要是因為冬小麥生育期長，溫度、水分條件變化幅度大，適宜冬小麥一次性施肥的緩控釋肥類型少，而已有的緩控釋肥品種存在著前期養分供給不足或后期脫肥的現象[11]。考慮到氮素在土壤中的轉化特點，一次性施肥的肥料氮在土壤中的合理釋放對于冬小麥營養來說極為重要。

判斷一種肥料的效果或是一個施肥方法的技術可行性要從產量、效益、環境影響等多方面去評價[19-21]。本研究選擇自制的水性樹脂包膜控釋氮肥通過模擬播種施肥一次性操作方式施入土壤，相比底追兩次施用的優化施氮方式，首先在節約后期追氮成本上有明顯優勢，這也與輕簡化生產理念相吻合；控釋肥的研究理念是能控制養分的釋放時間與強度，使養分釋放與作物對養分的需求同步，以滿足作物整個生育期的需要[22-23]。本研究發現，自制包膜控釋氮肥的氮素釋放特點與小麥植株氮素積累相吻合，在小麥苗期和返青拔節期的氮素需求高峰期表現出階段釋放的高度匹配，這與當前市面上的控釋肥有較大區別[24-25]；能夠保證小麥苗期的氮素供應，在玉米秸稈還田條件下也保證了微生物分解秸稈的爭氮需求[26]；其緩慢釋放相比普通氮肥一次性施用降低了因澆灌蒙頭水和冬季雨雪帶來的淋溶，通過收獲時硝態氮在土壤剖面中的分布可以證明這一點；另外，能夠保證合理的分蘗群體，在冬前雖然相比優化施肥沒有顯現出優勢(這也有效防止了出現冬前旺苗、無法安全越冬的隱患)，但由于氮養分的分期供應，春季分蘗數量上升，與優化施肥相當；收獲單株分蘗成穗數在所有處理中表現最高，為收獲足夠的群體穗數墊定了基礎；由于優化施肥中氮素在返青拔節期的追施作用，該處理最終收獲的產量雖然最高，但僅比CRF高出了30.1 kg·hm-2，差異不顯著；FP和OPT(N)處理分別由于后期施氮過量和不足，穗粒數和千粒重受到了一定程度的影響，兩個處理產量顯著低于OPT和CRF處理，顯然傳統的“一炮轟”措施和后期盲目增施氮肥無法獲得理想的產量，與前人研究基本一致[1,27]。

氮素在器官中的合理分配取決于其吸收和轉運，最終決定了籽粒蛋白質的含量[28]。本研究結果表明，相比其他處理，控釋氮肥和優化施肥處理在拔節孕穗期的氮素吸收累積量有明顯的提升，最終收獲時也表現了最高的氮素累積量，提高了氮素利用率，有助于促進氮素向籽粒器官的轉運，提高籽粒面筋含量[29-31]。控釋氮肥研究和應用實踐表明，作物施用控釋氮肥不易造成硝態氮淋溶，減少氮素的流失[9,15]。本研究中，CRF處理硝態氮在各個土層含量均較低，隨土層變深，硝態氮含量逐漸下降。這是由于控釋氮肥緩慢釋放的氮素及時為植株根系所吸收利用[11]，降低了向土壤深層淋溶的風險，而其他處理在土壤表層或深層不同程度表現出了氮素集聚。農民習慣施肥處理由于后期氮素的大量施用，在表層和深層累積較多[32]，而普通氮肥一次使用處理由于前期施用過多導致向土壤深層次的淋溶也較多；同時FP和OPT(N)處理的N2O排放也明顯高出OPT和CRF處理，其中CRF處理的季內排放量相比OPT處理更是降低了22.7%，表現出良好的環境效應，這與前人研究結果一致[33-34]。

通過分析成本收益：在小麥上一次性使用控釋氮肥的技術能夠保證小麥的產量和收益，相比優化施肥能夠增加137元·hm-2的收益；減量20%氮的控釋肥處理相比農民習慣施肥處理收益上也有明顯優勢。在國家減肥增效以及輕簡化生產趨勢引領下[35]，控釋氮肥在小麥上的一次性施用能夠極大程度上解放農村生產力，同時起到穩產增效的效果，綜合產量、養分效率、環境等方面考慮，有望在山東乃至黃淮海冬麥區推廣應用。

[1] 楊 帆,孟遠奪,姜 義,等.2013年我國種植業化肥使用現狀分析 [J].植物營養與肥料學報,2015,21(1):217.

YANG F,MENG Y D,JIANG Y,etal.Chemical fertilizer application and supply in crop farming in China in 2013 [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2015,21(1):217.

[2] 張文玲,王文科,李桂花.施肥方式對不同小麥品種生長和氮肥利用率的影響[J].中國土壤與肥料,2009(2):47.

ZHANG W L,WANG W K,LI G H. Effects of different applying methods on nitrogen use efficiency and growth of different wheat varieties [J].SoilandFertilizerSciencesinChina,2009(2):47.

[3] 李華偉,司紀升,徐 月,等.栽培技術優化對冬小麥根系垂直分布及活性的調控[J].作物學報,2015,41(7):1136.

LI H W,SI J S,XU Y,etal.Regulative effect of optimized cultivation practice to the root vertical distribution and activity in winter wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2015,41(7):1136.

[4] 石 玉,于振文,王 東,等.施氮量和底追比例對小麥氮素吸收轉運及產量的影響[J].作物學報,2006,32(12):1860.

SHI Y,YU Z W,WANG D,etal.Effects of nitrogen rate and ratio of base fertilizer and top dressing on uptake,translocation of nitrogen and yield in wheat [J].ActaAgronomicaSinica,2006,32(12):1860.

[5] 杜世洲,曹承富,張耀蘭,等.氮肥基追比對淮北地區超高產小麥產量和品質的影響[J].麥類作物學報,2009,29(6):1027.

DU S Z,CAO C F,ZHANG Y L,etal.Effect of basal/topdressing nitrogen ratio on yield and quality of super-high-yielding wheat in Huaibei Area [J].JournalofTriticeaeCrops,2009,29(6):1027.

[6] LU D J,LU F F,PAN J X,etal.The effects of cultivar and nitrogen management on wheat yield and nitrogen use efficiency in the North China Plain [J].FieldCropsResearch,2015,171:157.

[7] 張耀蘭,曹承富,李華偉,等.氮肥運籌對晚播冬小麥產量、品質及葉綠素熒光特性的影響[J].麥類作物學報,2013,33(5):965.

ZHANG Y L,CAO C F,LI H W,etal.Effect of nitrogen application on yield,quality and fluorescent characteristic of late-sown winter wheat [J].JournalofTriticeaeCrops,2013,33(5):965.

[8] 孫 滸,張吉旺,靳立斌.玉米高產與氮肥高效協同實現存在的問題及其途徑[J].玉米科學,2014,22(1):143.

SUN H,ZHANG J W,JIN L B.Problems and approaches of achieving high yield and high nitrogen use efficiency in maize production [J].JournalofMaizeSciences,2014,22(1):143.

[9]LU Y H,LIAO Y L,NIE J,etal.Effect of continuous application of controlled release nitrogen fertilizer in various types of soil in Dong-Ting lake region under double rice cropping system [J].AgricultureScienceTechnology,2012,13(2):351.

[10] 司東霞,崔振嶺,陳新平,等.不同控釋氮肥對夏玉米同化物積累及氮平衡的影響[J].應用生態學報,2014,25(6):1745.

SI D X,CUI Z L,CHEN X P,etal.Effects of controlled release nitrogen fertilizer application on dry matter accumulation and nitrogen balance of summer maize [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2014,25(6):1745.

[11] 許仙菊,馬洪波,寧運旺,等.緩釋氮肥運籌對稻麥輪作周年作物產量和氮肥利用率的影響[J].植物營養與肥料學報,2016,22(2):307.

XU X J,MA H B,NING Y W,etal.Effects of slow-released nitrogen fertilizers with different application patterns on crop yields and nitrogen fertilizer use efficiency in rice-wheat rotation system [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2016,22(2):307.

[12] 鄭 沛,宋付朋,馬富亮.硫膜與樹脂膜控釋尿素對小麥不同生育時期土壤氮素的調控及其產量效應[J].水土保持學報,2014,28(4):122.

ZHENG P,SONG F P,MA F L.Influence of controlled release urea coated by sulfur and polymer on soil nitrogen in different growth stages of wheat [J].JournalofSoilandWaterConservation,2014,28(4):122.

[13] 張務帥,陳寶成,李成亮,等.控釋氮肥控釋鉀肥不同配比對小麥生長及土壤肥力的影響[J].水土保持學報,2015,29(3):78.

ZHANG W S,CHEN B C,LI C L,etal.Effects of different proportion of controlled release nitrogen and potassium fertilizers on wheat growth and soil fertility [J].JournalofSoilandWaterConservation,2015,29(3):178.

[14] 夏光利,朱國梁,史桂芳,等.控釋氮肥對小麥生長發育及產量的影響[J].安徽農業科學,2015,43(36):48.

XIA G L,ZHU G L,SHI G F,etal.Effects of different proportion of controlled release nitrogen on wheat growth and yield [J].JournalofAnhuiAgriculturalScience,2015,43(36):48.

[15] 孫云保,張 民,鄭文魁,等.控釋氮肥對小麥-玉米輪作產量和土壤養分狀況的影響[J].水土保持學報,2014,28(4):115.

SUN Y B,ZHANG M,ZHENG W K,etal.Effects of controlled release nitrogen fertilizer on yield and soil nutrient regime of wheat-corn rotation system [J].JournalofSoilandWaterConservation,2014,28(4):115.

[16]夏偉光,武 際,高鳳梅,等.控釋尿素不同條件下冬小麥產量和氮素利用效率[J].農業資源與環境學報,2014,31(1):38.

XIA W G,WU J,GAO F M,etal.Effects of controlled release urea on wheat yield and nitrogen utilization efficiency under different applied conditions [J].JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment,2014,31(1):38.

[17] 葛均筑,展 茗,趙 明,等.一次性施肥對長江中游春玉米產量及養分利用效率的影響[J].植物營養與肥料學報,2013,19(5):1073.

GE J Z,ZHAN M,ZHAO M,etal.Effects of single basal fertilization on yield and nutrient use efficiencies of spring maize in the middle reaches of Yangtze river [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2013,19(5):1073.

[18] 辛志遠,王昌全,申亞珍,等.水基包衣控釋肥摻混肥料一次性施用對單季稻氮素利用的影響[J].農業環境科學學報,2016,35(1):109.

XIN Z Y,WANG C Q,SHEN Y Z,etal.Effect of single application of water-borne polymer coated controlled-release blend fertilizer on nitrogen utilization in rice [J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2016,35(1):109.

[19] CUI Z L,CHEN X P,ZHANG F S.Current nitrogen management status and measures to improve the intensive wheat-maize system in China [J].AMBIO,2010,39:376.

[20] 侯彥林.肥效評價的生態平衡施肥理論體系、指標體系及其實證[J].農業環境科學學報,2011,30(7):1257.

HOU Y L.Theory system,index system of ecological balanced fertilization and demonstration for fertilizer efficiency evaluation [J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2011,30(7):1257.

[21] 王 斌,李玉娥,萬運帆,等.控釋肥和添加劑對雙季稻溫室氣體排放影響和減排評價[J].中國農業科學,2014,47(2):3144.

WANG B,LI Y E,WAN Y F,etal.Effect and assessment of controlled release fertilizer and additive treatments on greenhouse gases emission from a double rice field [J].ScientiaAgriculturaSinica,2014,47(2):3144.

[22] ZVOMUYA F,ROSEN C J,RUSSELLE M P,etal.Nitrate leaching and nitrogen recovery following application of polyolefin-coated urea to potato [J].JournalofEnvironmentalQuality,2003,32:480.

[23] YANG Y C,ZHANG M,ZHENG L,etal.Controlled release urea improved nitrogen use efficiency,yield and quality of wheat [J].AgronomyJournal,2011,103(2):479.

[24] 馬富亮,宋付朋,高 楊,等.硫膜和樹脂膜控釋尿素對小麥產量、品質及氮素利用率的影響[J].應用生態學報,2012,23(1):67.

MA F L,SONG F P,GAO Y,etal.Effects of sulfur-coated controlled release urea fertilizers on wheat yield and quality and fertilizer nitrogen use efficiency [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2012,23(1):67.

[25] 張昌愛,張玉鳳,林海濤,等.土壤中控釋肥氮素釋放的測定及其應用[J].山東農業科學,2015,47(9):85.

ZHANG C A,ZHANG Y F,LIN H T,etal.Nitrogen release determination of controlled release fertilizer(CRF) in soil and its application [J].ShandongAgriculturalSciences,2015,47(9):85.

[26] 閆翠萍,裴學霞,王姣愛,等.秸稈還田與施氮對冬小麥生長發育及水肥利用率的影響[J].中國生態農業學報,2011,19(2):271.

YAN C P,PEI X X,WANG J A,etal.Effect of corn straw returned to soil and N application on growth,water and nitrogen use efficiency of winter wheat [J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2011,19(2):271.

[27] 馬東輝,李 松,潘志海,等.施氮量和花后控水對小麥水分生產效率及產量的影響[J].青島農業大學學報(自然科學版),2009,26(2):99.

MA D H,LI S,PAN Z H,etal.Effects of nitrogen application rateand water controlling after anthesis on water production efficiency and yield of winter wheat [J].JournalofQingdaoAgriculturalUniversity(NaturalScience),2009,26(2):99.

[28] 王小燕,于振文.不同施氮量條件下灌溉量對小麥氮素吸收轉運和分配的影響[J].中國農業科學,2008,41(10):3015.

WANG X Y,YU Z W.Effect of irrigation rate on absorption and translocation of nitrogen under different nitrogen fertilizer rate in wheat [J].ScientiaAgriculturaSinica,2008,41(10):3015.

[29] FAN X L,LI F M,KRISHNA S,etal.Fertilization with a new type of coated urea:Evaluation for nitrogen efficiency and yield in winter wheat [J].JournalofPlantNutrition,2004,27(5):853.

[30] PAPAKOSTA D K,GAGIANAS A A.Nitrogen and dry matter accumulation,remobilization and losses for Mediterranean wheat during grain filling [J].AgronomyJournal,1991,83:864.

[31] 石祖梁,顧克軍,楊四軍.氮肥運籌對稻茬小麥干物質、氮素轉運及氮素平衡的影響[J].麥類作物學報,2012,32(6):1128.

SHI Z L,GU K J,YANG S J.Effect of nitrogen application on translocation of dry matter and nitrogen,and nitrogen balance in winter wheat under rice-wheat rotation [J].JournalofTriticeaeCrops,2012,32(6):1128.

[32]趙士誠,沙之敏,何 萍.不同氮肥管理措施在華北平原冬小麥上的應用效果[J].植物營養與肥料學報,2011,17(3):517.

ZHAO S C,SHA Z M,HE P.Response of winter wheat to different nitrogen managements in north central China [J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2011,17(3):517.

[33]徐 鈺,江麗華,孫 哲,等.玉米秸稈還田和施氮方式對麥田N2O排放的影響[J].農業資源與環境學報,2015,32(6):552.

XU Y,JIANG L H,SUN Z,etal.Effects of crop straw returning and nitrogen fertilizer application methods on N2O emission from wheat growing season [J].JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment,2015,32(6):552.

[34] 張 婧,夏光利,李 虎,等.一次性施肥技術對冬小麥/夏玉米輪作系統土壤N2O排放的影響[J].農業環境科學學報,2016,35(1):195.

ZHANG J,XIA G L,LI H,etal.Effect of single basal fertilization on N2O emissions in wheat and maize rotation system [J].JournalofAgro-EnvironmentScience,2016,35(1):195.

[35] 司賢宗,韓燕來,王宜倫,等.緩釋氮肥與普通尿素配施提高冬小麥-夏玉米施肥效果的研究[J].中國農業科學,2013,46(7):1390.

SI X Z,HAN Y L,WANG Y L,etal.Improving nitrogen use efficiency by combined use of slow release nitrogen fertilizer with urea for high yielding winter wheat-summer maize rotation system [J].ScientiaAgriculturaSinica,2013,46(7):1390.

Effect of Controlled-Release Nitrogen Fertilizer on Group Regulation and Nutrient Utilization of Winter Wheat

TAN Deshui1, JIANG Lihua1, FANG Lingtao2,CAO Jingtong2,LI Zishuang3, LIU Zhaohui1

(1.Institute of Agricultural Resources and Environment, Shandong Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Environment of Huang-Huai-Hai Plain, Ministry of Agriculture/Shandong Provincial Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer, Jinan, Shandong 250100, China; 2.Agricultural Bureau of Yuncheng County, Yuncheng, Shandong 274700, China;3.Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou, Shandong 253015, China)

Field experiments were conducted for two years to investigate the effect of controlled-release nitrogen fertilizer one-off application on wheat growth, yield and nitrogen utilization. In the paper, the characteristics of nitrogen release, population regulation of wheat, nutrient accumulation and utilization, soil nitrogen residues and emissions of biodegradable controlled-release nitrogen fertilizer were studied in contrast with one-off application of common urea fertilizer and optimized fertilization. The results show that: comparing to the treatments of one-off application of common urea fertilization[OPT(N)] and optimized fertilization(OPT),spring tiller could be regulated more effectively under the treatment of controlled-release nitrogen fertilizer(CRF), and percentage of earbearing tiller under CRF were increased by 7.6% and 1.5% than those under OPT(N) and OPT, respectively. Moreover, the kernel number per spike and 1 000-kernel weight could be ensured, as a result, yield of CRF was increased by 18.7% and -0.3% than those of OPT(N) and OPT,respectively.Characteristics of nitrogen release of CRF coincided the regularity of nitrogen absorption by plant, and the amount of nitrogen accumulation was increased by 24.5 kg·hm-2compared to that of OPT(N). Meanwhile, the ratio of nitrogen translocation to grain has been improved. Efficiency of nitrogen utilization in CRF was increased by 11.7% compared to that in OPT(N), equal to that under the treatment of OPT. Content of nitrate nitrogen in different soil depth after harvest and quantity of N2O emissions in wheat season(22.7% less than that of OPT) was decreased by one-off application of CRF, and the environmental risk of nitrogen leaching and emissions reduced. The treatment of 80% CRF could still achieve the goal of increasing income and reducing emissions with the reduction of 87 kg N·hm-2, compared to the treatment of farmer practice(FP). Under the trend of lightened and simplified in modern agriculture, the technology of controlled-release nitrogen fertilizer one-off application in winter wheat is expected to be popularized and applied for its advantages of cost savings, stable yield and efficiency increasing.

Controlled-release nitrogen fertilizer; One-off application; Winter wheat; Group regulation; N-nutrient utilization; Yield and benefit

時間：2016-11-04

2016-04-28

2016-05-19

公益性行業(農業)科研專項(201303103，201503130)；山東省科技發展計劃項目(2014GNC112003)；國家小麥產業技術體系項目(CARS-03)；山東省泰山學者“農業面源污染防控”崗位資助項目

E-mail：tandeshui@163.com

劉兆輝(E-mail：liuzhaohui6666@sina.com)

S512.1；S318

A

1009-1041(2016)11-1523-09

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20161104.0926.032.html